[發(fā)明專利]數(shù)字式全隔離心電信號(hào)采集降噪裝置及其方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310446624.1
• 申請(qǐng)日: 2013-09-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104510461B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 湯烈;樊建平;張金勇;蔡錦和;王磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): A61B5/0402
• 分類號(hào): A61B5/0402
• 代理公司: 深圳市科進(jìn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44316
• 代理人: 沈祖鋒;郝明琴

1.一種數(shù)字式全隔離心電信號(hào)采集降噪裝置，其特征在于，所述裝置包括：心電信號(hào)采集放大單元(1)、數(shù)字信號(hào)處理單元(2)、數(shù)字隔離光耦(3)和數(shù)字輸出電路(4)，所述數(shù)字信號(hào)處理單元(2)中嵌入模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、低通濾波模塊及IIR濾波模塊，心電信號(hào)被所述心電信號(hào)采集放大單元(1)采集、放大后輸出至所述數(shù)字信號(hào)處理單元(2)，經(jīng)由所述數(shù)字信號(hào)處理單元(2)依次進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換、低通濾波和IIR濾波處理后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)由所述數(shù)字信號(hào)處理單元(2)的串行通信接口輸出到所述數(shù)字隔離光耦(3)，所述數(shù)字隔離光耦(3)對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行隔離后輸出至所述數(shù)字輸出電路(4)，所述數(shù)字輸出電路(4)輸出降噪后的數(shù)字信號(hào)；

所述心電信號(hào)采集放大單元(1)包括心電信號(hào)采集電極和心電信號(hào)放大電路；所述心電信號(hào)放大電路為三級(jí)運(yùn)算放大電路，包括依次連接的第一級(jí)運(yùn)算放大電路、第二級(jí)運(yùn)算放大電路及第三級(jí)運(yùn)算放大電路，其中，所述第一級(jí)運(yùn)算放大電路為雙通道運(yùn)算放大器，所述第二級(jí)運(yùn)算放大電路為儀表放大器，所述第三級(jí)運(yùn)算放大電路為電平抬升電路；所述心電信號(hào)采集放大單元(1)還包括用于提高共模抑制比的右腿驅(qū)動(dòng)電路，所述右腿驅(qū)動(dòng)電路的輸入端輸入用于克服人體承載的共模干擾信號(hào)，所述右腿驅(qū)動(dòng)電路的輸出端將信號(hào)反饋至所述心電信號(hào)采集電極的導(dǎo)聯(lián)部。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字式全隔離心電信號(hào)采集降噪裝置，其特征在于，還包括為所述數(shù)字式全隔離心電信號(hào)采集降噪裝置供電的直流電源，所述直流電源為隔離電源。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字式全隔離心電信號(hào)采集降噪裝置，其特征在于，所述數(shù)字信號(hào)處理單元(2)為STM32L151VBT6型號(hào)的數(shù)字處理芯片。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字式全隔離心電信號(hào)采集降噪裝置，其特征在于，所述的數(shù)字隔離光耦(3)包括高速光耦(31)、電阻R1和電阻R2，其中，所述電阻R1的一端為所述數(shù)字隔離光耦(3)的數(shù)字信號(hào)輸入端，其和所述數(shù)字信號(hào)處理單元(2)的數(shù)字信號(hào)輸出端連接，所述電阻R1的另一端連接所述高速光耦(31)的輸入端；所述高速光耦(31)的輸出端與所述電阻R2的一端連接，所述電阻R2的另一端接地。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字式全隔離心電信號(hào)采集降噪裝置，其特征在于，所述數(shù)字輸出電路(4)為SP3232型號(hào)的芯片。

6.一種數(shù)字式全隔離心電信號(hào)采集降噪方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

步驟1，心電信號(hào)的采集放大：

心電信號(hào)通過(guò)采集后，經(jīng)心電信號(hào)采集放大單元處理，得到放大的心電信號(hào)；心電信號(hào)采集放大單元包括心電信號(hào)采集電極和心電信號(hào)放大電路；所述心電信號(hào)放大電路為三級(jí)運(yùn)算放大電路，包括依次連接的第一級(jí)運(yùn)算放大電路、第二級(jí)運(yùn)算放大電路及第三級(jí)運(yùn)算放大電路，其中，所述第一級(jí)運(yùn)算放大電路為雙通道運(yùn)算放大器，所述第二級(jí)運(yùn)算放大電路為儀表放大器，所述第三級(jí)運(yùn)算放大電路為電平抬升電路；所述心電信號(hào)采集放大單元還包括用于提高共模抑制比的右腿驅(qū)動(dòng)電路，所述右腿驅(qū)動(dòng)電路的輸入端輸入用于克服人體承載的共模干擾信號(hào)，所述右腿驅(qū)動(dòng)電路的輸出端將信號(hào)反饋至所述心電信號(hào)采集電極的導(dǎo)聯(lián)部；

步驟2，心電信號(hào)的數(shù)字處理：

對(duì)所述放大的心電信號(hào)依次進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換處理、低通濾波處理和IIR濾波處理，得到數(shù)字信號(hào)；

步驟3，數(shù)字信號(hào)的隔離、輸出：

對(duì)所述數(shù)字信號(hào)進(jìn)行隔離處理，得到隔離后的數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)數(shù)字輸出電路輸出至上位機(jī)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的數(shù)字式全隔離心電信號(hào)采集降噪方法，其特征在于，所述步驟2具體包括如下步驟：

步驟a：對(duì)數(shù)字信號(hào)處理單元的輸入和輸出、串行通信接口波特率進(jìn)行初始化，設(shè)定模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器及串行通信接口緩沖區(qū)大小，設(shè)定模數(shù)轉(zhuǎn)換采樣頻率；

步驟b：模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將所述放大后的心電信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，存入所述模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器；

步驟c：檢測(cè)所述模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器是否達(dá)到最大存儲(chǔ)值，如達(dá)到，將所述模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行低通濾波處理和IIR濾波處理，得到數(shù)字信號(hào)；

步驟d：將步驟c所得數(shù)字信號(hào)通過(guò)串行通道接口進(jìn)行發(fā)送，其后返回步驟c。